強夯置換及碎石樁振動波對CFG樁的影響

王軍

摘 要：本文通過工程實例研討強夯置換和碎石樁施工時與地面產(chǎn)生振動對CFG樁的質(zhì)量影響，主要分析水平振動波傳導(dǎo)速度和影響范圍，確定強夯置換、碎石樁與CFG樁施工時的安全距離，指導(dǎo)強夯置換、碎石樁和CFG樁的施工先后順序。

關(guān)鍵詞：強夯置換 碎石樁 CFG樁 振動波 安全影響范圍 施工順序

1 引言

成都天府國際機場試驗段根據(jù)地基處理深度不同，分別采用了強夯置換、碎石樁、CFG樁三種施工工藝。各施工工藝之間的特點為，強夯置換和碎石樁施工便捷效率高，但施工中產(chǎn)生的振動對周邊影響較大。CFG樁施工快捷，混凝土澆筑后對周邊的環(huán)境要求較高，避免擾動，防止樁身斷裂。由以上特征可以知道，強夯置換和碎石樁施工與地面產(chǎn)生的振動對CFG樁影響較大。以眾多學(xué)者的研究為指導(dǎo)，對強夯置換和碎石樁施工過程中產(chǎn)生的振動波現(xiàn)場測試，通過試驗數(shù)據(jù)，分析強夯置換、碎石樁和CFG樁之間的施工安全距離，科學(xué)合理的安排各施工工藝之間的先后順序。

2 現(xiàn)場試驗

2.1地質(zhì)概況

①耕植土：灰褐色、松散、濕～飽和，主要由黏土組成，含大量植物根系，主要分布在耕地、溝谷中，厚度0.70m～1.00m。②淤泥：灰色～灰黑色，流塑，夾有機物及腐植質(zhì)，無搖振反應(yīng)，稍有光澤，韌性低，干強度低，有腐臭味。主要分布在部分農(nóng)田、河谷以及溝渠底部，層厚0.7m～2.70m。③黏土：褐灰色，次為灰白色，軟塑，含大量灰白色黏土條帶，光澤度一般，韌性中等，干強度中等。局部出露于農(nóng)田、河谷、沖溝地帶，鉆孔揭露層厚1.10m～9.80m。其它與本次實驗無關(guān)的底層不在累述。

2.2機械設(shè)備及實驗儀器

2.2.1機械設(shè)備。①強夯置換機械型號、夯錘規(guī)格及設(shè)計夯擊能量：撫挖5000A；夯錘直徑1.2m；錘重34.3T；強夯置換能級為：3000KN.m。②碎石樁機械型號：DJ-90KS③CFG樁機型號：CFG-23

2.2.2實驗儀器。實驗儀器型號：爆破測振儀（ZAYQ-021）

2.3監(jiān)測點的布置

2.3.1強夯置換監(jiān)測點的布置。以強夯置換夯點中心為起點，沿水平方向布設(shè)三條觀察通道，三條通道夾角均為120度，每條通道以強夯置換點中心為起點，分別在10m、15m、20m、25m、30m、35m、40m、45m、50m、55m、60m處安置點爆破測振儀。

2.3.2碎石樁監(jiān)測點的布置。以碎石樁樁位中心為起點，沿水平方向布設(shè)三條觀察通道，三條通道夾角均為120度，每條通道以碎石樁樁位中心為起點，分別在5m、10m、15m、20m、25m、30m、35m處安置點爆破測振儀。

2.4試驗監(jiān)測內(nèi)容。測試強夯置換和碎石樁施工中所產(chǎn)生地面振動對CFG樁的影響。測試強夯置換和碎石樁振動波的傳導(dǎo)速度。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1強夯置換試驗結(jié)果與分析。因軟弱土層較厚，測試從夯坑有一定強度且不吸錘開始。本次強夯置換測試單點連續(xù)夯11擊，根據(jù)夯沉量，監(jiān)測距離分析振動波在不同深度的水平傳導(dǎo)速度。

強夯置換施工中產(chǎn)生的振動波，隨著距離的增大而變小，夯坑的深度增大而變小。夯坑的深度增加坑底土石密度的提高，在距離震源中心50m-60m之間，振動波由小逐漸變大。新澆筑大體積混凝土基礎(chǔ)面上的質(zhì)點安全震動速度，混凝土澆筑后0～3天受振動波的影響最大，波速必須控制在15mm/s～20mm/s之間或更小，25m～45m之間振動波傳導(dǎo)速度最大值平均為0.6mm/s，小于0～3天最小振動波15mm/s。強夯置換和CFG樁的安全距離應(yīng)在25m以遠處確定。

3.2碎石樁試驗結(jié)果與分析。通過三個步驟對碎石樁進行測試，第一步沉管，第二步拔管，第四步反插，通過三個步驟分析振動波在不同深度的水平傳導(dǎo)速度。

第一步沉管監(jiān)測，地面下0.5米處，距離震源5米，振動波傳導(dǎo)最大值22.7mm/s；地面下4米處，距離震源10米，振動波傳導(dǎo)最大值15.1mm/s；地面下10.1米處到達持力層，距離震源15米，振動波傳導(dǎo)最大值9.6mm/s。第二步拔管監(jiān)測，地面下9米處，距離震源20米，振動波傳導(dǎo)最大值4.7mm/s。地面下2米處，距離震源35米，振動波傳導(dǎo)最大值1.2mm/s。第三步反插監(jiān)測，地面下9米處往下，距離震源25米，振動波傳導(dǎo)最大值8.6mm/s；地面下4米處往下，距離震源30米，振動波傳導(dǎo)最大值3.9mm/s。

以上數(shù)據(jù)可以得知碎施工中產(chǎn)生的振動波，其波形變化復(fù)雜，隨著距離的增大而變小，施工深度增大而變小。反插時樁身密實度的提高，振動波傳導(dǎo)速度變大。新澆筑大體積混凝土基礎(chǔ)面上的質(zhì)點安全震動速度，混凝土澆筑后0～3天受振動波的影響最大，波速必須控制在15mm/s～20mm/s之間或更小，15m～35m之間振動波傳導(dǎo)速度最大值平均為7.6mm/s，小于0～3天最小振動波15mm/s。碎石樁和CFG樁的安全距離應(yīng)在15m以遠處確定。

4 結(jié)語

強夯置換和碎石樁產(chǎn)生的振動波傳導(dǎo)速度與距離、深度及地層密度息息相關(guān)，隨著距離的增大振動波變小，加固深度的增大振動波變小，地層密度低振動波變小。

考慮到其它因素，最終確定強夯置換與CFG樁的安全距離為30米，碎石樁與CFG樁的安全距離為20米。各施工工藝之間的施工順序依次為：強夯置換、碎石樁、CFG樁。

通過本次試驗得出的成果適用于類似本項目特征的區(qū)域，由于地質(zhì)構(gòu)造差異較大，設(shè)計參數(shù)不同，選用設(shè)備型號功率不同所產(chǎn)生的振動波傳導(dǎo)速度也不同，通過本次測試進一步了解強夯置換和碎石樁施工過程中產(chǎn)生的振動波，對周邊環(huán)境及構(gòu)筑物的影響，對類似于CFG樁及混凝土澆筑項目的質(zhì)量控制提供參考。

參考文獻：

[1] 田浩.某高速路基強夯施工振動測試及對周邊建筑影響范圍分析[J].中外建筑，2014（2）：114～116

[2] 康勇.強夯振動規(guī)律及施工安全距離的研究[J].中國水運（下半月），2013（5）：256～248.